Post on 09-Apr-2016
description
KR-02 Calori Work
LAPORAN R-LAB
Calori Work
Nama : Shobrun Jamil
NPM : 1406531656
Group : A1
Fakultas/Departemen : Teknik / Teknik Kimia
No. Percobaan : KR-02
Nama Percobaan : Calori Work
Tanggal Percobaan : 18 Maret 2015
Kawan Kerja : -Aiyuni P -Hendri Fauzi
-Dwiputra M Z -M. Fathurrahman
-Elgusta M -Rizky Intan
-Rolando -Yasmin Eka
Laboratorium Fisika Dasar
UPP IPD
Universitas Indonesia
Praktikum Fisika Dasar Page 1
KR-02 Calori Work
I. Tujuan Percobaan
Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor
II. Prinsip Dasar Percobaan
Hubungan kekekalan energi menyatakan energi tidak dapat dimusnahkan atau
diciptakan. Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Pada percobaan
kali ini akan dilakukan pengkonversian energi dari energi listrik menjadi energi panas.
Energi listrik dihasilkan oleh suatu catu daya pada suatu konduktor yang
mempunyai resistansi dinyatakan dengan persamaan :
... ( 1 )
Dimana
W = Energi Listrik (Joule)
v = Tegangan Listrik (volt)
i = Arus Listrik (Ampere)
t = Waktu / Lama Aliran Listrik (sekon)
Energi kalor yang dihasilkan oleh kawat konduktor dinyatakan dalam untuk
kenaikan temperatur.
Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu zat dinyatakan dengan
persamaan :
............... (2)
Dimana
Q = Jumlah kalor yang diperlukan (kalori)
m = Massa Zat (gram)
c = Kalor Jenis Zat (kal/gr0C)
Ta = Suhu Akhir Zat (K)
T= Suhu Mula-Mula (K)
Praktikum Fisika Dasar Page 2
KR-02 Calori Work
Sebuah kawat dililitkan pada sebuah sensor temperatur. Kawat tersebut akan
dialiri arus listrik sehingga mendisipasikan energi kalor. Perubahan temperatur yang
terjadi akan diamati oleh sensor kemudian dicatat oleh sistem instrumentasi. Tegangan
yang diberikan ke kawat dapat dirubah sehingga perbuahan temperatur dapat bervariasi
sesuai dengan tegangan yang diberikan.
Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu
kapasitas kalor (C) dan kalor jenis (c)
Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu
benda sebesar 1 derajat celcius. πΆ=(π2βπ1) ............ (3)
C = kapasitas kalor (J/oK)
Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg
zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis
adalah kalorimeter. π=(π2βπ1) ............(4)
c = kalor jenis ( J/kgoK)
Hubungan kalor jenis dengan kapasitas kalor suatu benda dapat dinyatakan dengan πΆ=π.πHukum kekekalan energi untuk kalor memenuhi asas yang diajukan oleh Joseph
Black, atau kita biasa menyebutnya dengan asas Black. Pada percampuran dua zat,
banyaknya kalor yang dilepas oleh zat yang suhunya lebih tinggi, sama dengan
banyaknya kalor yang diserap oleh zat yang suhunya lebih rendah. Secara matematis
dinyatakan dengan ππππππ =ππ‘πππππ ................(5)
Dalam percobaan, sebuah kawat dililitkan pada sebuah sensor temperatur. Kawat
tersebut akan dialiri arus listrik sehingga mendisipasikan energi kalor. Perubahan
temperatur yang terjadi akan diamati oleh sensor kemudian dicatat oleh sistem
Praktikum Fisika Dasar Page 3
πΆ=(π2βπ1)
π=(π2βπ1)
π πππππ = π π‘πππππ
KR-02 Calori Work
instrumentasi. Tegangan yang diberikan ke kawat dapat diubah sehingga perbuahan
temperatur dapat bervariasi sesuai dengan tegangan yang diberikan
III. Peralatan
1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan2. Kawat konduktor ( bermassa 2 gr )3. Termometer4. Voltmeter dan Ampmeter5. Adjustable power supply6. Camcorder 7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
IV. Prosedur Percobaan
1. Mengaktifkan web cam (dengan mengklik icon video pada halaman web r-Lab)
2. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor
3. Menghidupkan Power Supply dengan mengβklikβ radio button disebelahnya
4. Mengambil data perubahan temperatur , tegangan dan arus listrik pada kawat
konduktor tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara mengβklikβ icon βukurβ
5. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, tunggulah hingga
mendekati temperatur awal saat diberikan V0
6. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3
V. Data dan Hasil Percobaan
Waktu (s) I V Temperatur (oC)3 23.84 0 23.06 23.84 0 23.09 23.84 0 23.0
12 23.84 0 22.915 23.84 0 22.918 23.84 0 22.921 23.84 0 22.924 23.84 0 22.927 23.84 0 22.930 23.84 0 22.9
Praktikum Fisika Dasar Page 4
KR-02 Calori Work
Waktu (s) I V Temperatur (oC)3 34.45 0.6 22.96 34.45 0.6 22.99 34.45 0.6 20.4
12 34.45 0.6 20.615 34.45 0.6 20.818 34.45 0.6 20.921 34.34 0.61 21.124 34.45 0.6 21.227 34.45 0.6 21.330 34.45 0.6 21.3
Waktu (s) I V Temperatur (oC)3 49.05 1.46 21.16 49.05 1.46 21.39 49.16 1.46 22.1
12 49.16 1.46 22.815 49.16 1.46 23.618 49.16 1.46 24.321 49.16 1.46 24.924 49.16 1.46 25.427 49.16 1.46 25.930 49.05 1.46 26.4
Waktu (s) I V Temperatur (oC)3 40.72 0.97 25.36 40.61 0.97 259 40.72 0.97 25
12 40.72 0.97 25.115 40.72 0.97 25.118 40.72 0.97 25.321 40.72 0.97 25.324 40.72 0.97 25.427 40.61 0.97 25.430 40.72 0.97 25.5
Praktikum Fisika Dasar Page 5
KR-02 Calori Work
1. Grafik yang menggambarkan hubungan antara temperatur dan waktu untuk setiap
tegangan yang diberikan ke kawat konduktor.
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 3020.4
20.6
20.8
Grafik Waktu terhadap Temperatur Pada Vo (V = 0)
Series2
Waktu (s)
Tem
pera
tur (
oC)
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 3319.619.8
2020.220.420.620.8
2121.221.4
Grafik Waktu terhadap Temperatur Pada V1 (V = 0,6 Volt)
Series2
Waktu (s)
Tem
pera
tur (
oC)
Praktikum Fisika Dasar Page 6
KR-02 Calori Work
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 3321
22
23
24
25
26
27
Grafik Waktu terhadap Temperatur Pada V2 (V = 1,46 Volt)
Series2
Waktu (s)
Tem
pera
tur (
oC)
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 3324.824.9
2525.125.225.325.425.525.6
Grafik Waktu terhadap Temperatur Pada V3 (V = 0,97 Volt)
Series2
Waktu (s)
Tem
pera
tur (
oC)
2. Menghitung nilai kapasitas panas (c) dari kawat konduktor yang digunakan untuk
V1, V2 dan V3
Persamaan yang digunakan yaitu besarnya energi listrik sama dengan energi
kalor, maka :
W = Q
V x I x t = m x c x ΞT
Praktikum Fisika Dasar Page 7
KR-02 Calori Work
ΞT = V x Im x c x t
Dengan menggunakan persamaan liner y = mx dimana x adalah variabel bebas
(waktu) dan y adalah variabel terikat (perubahan suhu).
b. Untuk V1 = 0.6 Volt
No X (sekon) Y (celcius) X2 Y2 XY1 3 20.2 9 408.04 60.62 6 20.3 36 412.09 121.83 9 20.4 81 416.16 183.64 12 20.6 144 424.36 247.25 15 20.8 225 432.64 3126 18 20.9 324 436.81 376.27 21 21.1 441 445.21 443.18 24 21.2 576 449.44 508.89 27 21.3 729 453.69 575.1
10 30 21.3 900 453.69 639165 208.1 3465 4332.13 3467.4
m = N β(XY )ββ X βYN β X 2β (β X ) 2
= (10 x 3467.4) β (165 x208.1)
(10x 3465 )β27225
= 0.04545
Maka C = V x I
m
= 0.6 x34.4400.04545
= 454.653 J/kg oC
c. Untuk V2 = 1.46 Volt
No X (sekon) Y (celcius) X2 Y2 XY
Praktikum Fisika Dasar Page 8
KR-02 Calori Work
1 3 21.1 9 445.21 63.32 6 21.3 36 453.69 127.83 9 22.1 81 488.41 198.94 12 22.8 144 519.84 237.65 15 23.6 225 556.96 3546 18 24.3 324 590.49 437.47 21 24.9 441 620.01 522.98 24 25.4 576 645.16 609.69 27 25.9 729 670.81 699.3
10 30 26.4 900 696.96 792165 237.8 3465 5687.54 4078.8
m = N β(XY )ββ X βYN β X 2β (β X ) 2
= (10 x 4078.8)β (165 x237.8)
(10 x3465 )β27225
= 0.2088
Maka C = V x I
m
= 1.46 x 49.16
0.2088
= 343.743 J/kg oC
d. Untuk V3 = 0.97 VoltNo X (sekon) Y (celcius) X2 Y2 XY
1 3 25.3 9 640.09 75.92 6 25 36 625 1593 9 25 81 625 2254 12 25.1 144 630.01 301.25 15 25.1 225 630.01 376.56 18 25.3 324 640.09 455.47 21 25.3 441 640.09 531.38 24 25.4 576 645.16 609.69 27 25.4 729 645.16 685.8
10 30 25.5 900 659.25 765165 252.4 3465 6370.86 4175.7
Praktikum Fisika Dasar Page 9
KR-02 Calori Work
m = N β(XY )ββ X βYN β X 2β (β X ) 2
= (10 x 4175.7)β (165 x252.4)
(10 x3465 )β27225
= 0.01494
Maka C = V x I
m
= 0.97 x 40.72
0.01494
= 264.38 J/kg oC
3. Menentukan jenis kawat konduktor berdasarkan nilai kalor jenis yang sudah didapatkan
pada perhitungan.
Maka, nilai rata rata dari percobaan diatas adalah:
Crata-rata = C 1+C 2+C 33
= 454.653+343.743+264.383
= 354.26 J/ kgoC
Dengan menggunakan data literatur, praktikan mencoba mencari jenis kawat
konduktor mana yang paling mendekati nilai c yang didapat dari percobaan dan jenis
kawat konduktor tersebut yaitu tembaga dengan nilai c = 390 J/kg oC. Jika benar
kawat tersebut adalah tembaga, maka kita dapat menghitung kesalahan relatifnya :
Kesalahan Relatif = |C percobaanβC literaturC literatur | x 100 %
= |354.26β390390 | x 100%
Praktikum Fisika Dasar Page 10
KR-02 Calori Work
= 9.16 %
VI. Analisis
1. Analisis Percobaan
Pada percobaan Calori Work ini kawat konduktor bermassa 2 gram
digunakan untuk melilitkan sebuah sensor temperatur dimana sensor tersebut akan
bekerja ketika kawat konduktor dialiri arus listrik. Saat ada arus listrik, akan
terjadi perubahan temperatur sehingga dapat mengetahui berapa energi kalor yang
dihasilkan. Nilai tegangan kawat konduktor divariasikan sebanyak empat kali (V0,
V1,V2, V3) agar memperoleh data yang valid. Perubahan nilai tegangan akan
mengubah nilai temperatur sehingga nilai temperatur juga bervariasi.
Pada percobaan ini, pengukuran nilai temperaturr dilakukan selama 30
detik dimana perubahan temperaturr akan tercatat secara otomatis setiap 3 detik
sehingga akan ada 10 data perubahan temperatur mulai dari detik ke-3, ke-6, ke-9,
ke-12, ke-15, ke-18, ke-21, ke-24, ke-27, dan ke-30. Pengukuran mulai dicatat
saat suhu yang tertera pada video adalah sama dengan suhu awal yaitu 20.7oC.
Langkah ini bertujuan agar suhu awal pada V0, V1,V2, V3 sama karena untuk
mencari kapasitas kalor (C) memerlukan nilai perubahan suhu (ΞT) suhu akhir
dikurangi suhu awal.
2. Analisis Hasil Percobaan
Data yang diperoleh dari percobaan calori work ini berjumlah 40 data
dimana setiap nilai tegangan (dari 4 nilai tegangan berbeda) akan mempunyai 10
data. Dari data yang diperoleh tersebut, terlihat bahwa kenaikan tegangan listrik
akan menyebabkan kenaikan perubahan temperatur serta nilai arus listrik yang
dialirkan.
Praktikum Fisika Dasar Page 11
KR-02 Calori Work
Sesuai dengan tujuan percobaan, praktikan menghitung nilai kapasitas
kalor suatu kawat konduktor berdasarkan data-data yang diperoleh dan
menggunakan rumus mencari kapasitas kalor. Nilai kapasitas kalor adalah
mengalikan nilai tegangan, kuat arus, dan waktu yang diperlukan lalu dibagi
dengan perubahan suhu. Persamaan ini diperoleh dengan menggunakan prinsip
energi listrik yang dihasilkan sama dengan eneri kalor. Rumus energi listrik (w)
adalah v I t sedangkan rumus energi kalor (Q) adalah C ΞT. Hasil perhitungan
pada setiap nilai tegangan pada percobaan menunjukkan bahwa nilai kapasitas
kalor yang dimiliki kawat konduktor berbanding lurus dengan perubahan
tegangan dan arus.Hal ini jugadapat terlihat secara jelas melalui rumus yang ada.
Dari perhitungan yang terdapat pada pengolahan data diperoleh nilai kalor
jenis untuk percobaan sebesar 354.26 J/ kgoC. Dari hasil tersebut, jenis kawat
konduktor yang paling mungkin adalah tembaga dengan nilai kalor jenis 390
J/kgoC, serta kesalahan relatif pada nilai kalor jenis ini sebesar 9.16%.
3. Analisis Alat
1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan
Tegangan adalah perbedaan potensial antara dua titik dalam rangkaian
listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Tegangan juga dapat diartikan
sebagai energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu muatan listrik.
2. Kawat Konduktor bermassa 2 gram
Kawat konduktor adalah kawat yang dapat dengan mudah menghantarkan
muatan-muatan listrik (arus listrik).
3. Termometer
Praktikum Fisika Dasar Page 12
KR-02 Calori Work
Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu pada waktu
tertentu.
4. Voltmeter dan Amperemeter
Voltmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial
listrik.Voltmeter biasanya disusun secara sejajar (parallel) dengan sumber
tegangan dan peralatan listrik.
Amperemeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur arus listrik
dalam rangkaian.
5. Adjustable Power Supply
Adjustable power supply adalah pemberi power (catu daya) dalam jumlah
cukup besar untuk menyalakan alat elektronik.
6. Camcorder
Camcorder adalah perangkan elektronik yang menggabungkan kamera
video dan perekam video dalam satu unit
7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
DAQ adalah proses memperoleh data untuk mengukur kondisi sampel
secara fisik dan mengkonversi sampel yang dihasilkan menjadi nilai numeric
digital yang dapat dimanipulasi oleh PC. Sistem DAQ merubah nilai analog
menjadi nilai digital.
4. Analisis Kesalahan
Pada awal proses pengukuran, nilai temperatur awal yang terlihat pada
video cam sebesar 20.7oC tetapi pada pengukuran dengan tegangan yang berbeda
yaitu saat V1, V2, V3 temperaturnya berbeda untuk setiap suhu awal pengukuran.
Praktikum Fisika Dasar Page 13
KR-02 Calori Work
Hal ini disebabkan gangguan koneksi internet yang lambat sehingga pengukuran
yang dilakukan juga terhambat pengambilan datanya oleh sistem.
Nilai kapasitas kalor kawat konduktor yang diperoleh mempunyai
kesalahan relatif dengan nilai yang terdapat di literatur yaitu sebesar 9.16%. Hal
ini disebabkan karena pada percobaan kita menggunakan persamaan W = Q untuk
mendapatkan nilai kapasitas kalor, yang artinya kita menganggap semua energi
listrik dikonversi menjadi energi kalor. Padahal mungkin saja ada yang tidak
terkonversi sehingga tidak 100% berubah menjadi energi kalor.
VII. Kesimpulan
1. Ketika kawat konduktor dialiri arus listrik, maka nilai temperatur kawat tersebut
juga akan naik
2. Semua energi bisa dikonversikan menjadi bentuk energi lain sesuai dengan
prinsip hukum kekekalan energi. Pada percobaan ini energi listrik dikonversi
menjadi energi kalor
3. Tidak semua proses perubahan energi akan menghasilkan efisiensi 100% karena
kemungkinan ada energi yang terbuang
4. Kenaikan nilai tegangan akan berbanding lurus dengan kenaikan nilai arus listrik
dan nilai perubahan temperatur
5. Perkiraan jenis kawat konduktor yang digunakan dalam percobaan ini yaitu
tembaga dengan nilai kalor jenis sebesar 390 J/kgoC
6. Pada perhitungan diperoleh nilai kalor jenis kawat konduktor sebesar 354.26 J/
kgoC dan memiliki kesalahan relatif 9.16%
VIII. Referensi
Giancoli, Douglas C. 2001.Fisika Jilid 1 Edisi ke-5. Jakarta : Erlangga
Haliday dan Resnick.1991. Fisika Jilid 1 Edisi ke-3. Jakarta : Erlangga
Mekanika Manual Praktikum Fisika Dasar Semester Genap Tahun 2012
Tipler,P.A.1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga
Praktikum Fisika Dasar Page 14
KR-02 Calori Work
Lampiran
Sumber : http://blog.uad.ac.id/erni/files/2011/12/EP-6D03.jpg
Praktikum Fisika Dasar Page 15